[发明专利]仿真实验中分液漏斗的操控识别装置及方法

说明书

本发明提供了仿真实验中分液漏斗的操控识别装置及方法，所述的装置包括：操控模块，用于模拟分液漏斗的活塞结构，将一标识片与该活塞结构的转动角度关联，并拍摄该标识片的连续照片传送至识别单元；识别模块，用于基于标识片的连续照片，计算分液漏斗中溶液的流速。所述的方法包括：获取标识片每一帧图像；计算标识片第i帧的重心点坐标；计算第i帧时标识片的方向向量P_i；计算标识片的转动角度θ；根据P_i×P_i‑1的值来判断转动的方向；计算第i时刻的分液漏斗流速Speed_i。该发明通过对于标识片的图像识别，实现了对分液漏斗内溶液流速的实时测量和仿真模拟。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及仿真实验中分液漏斗的操控识别装置及方法。

背景技术

分液漏斗是一种玻璃实验仪器，包括斗体，盖在斗体上口的斗盖。斗体的下口安装一三通结构的活塞，活塞的两通分别与两下管连接。当需要分离的液体量大时，只需搬动活塞的三通便可将斗体内的两种液体同时流至下管，无需更换容器便可一次完成，在初中阶段，分液漏斗的主要作用则是控制化学反应的速率。

传统的分液漏斗，只能够被动的接受用户操作，在虚拟现实技术中，无法检测用户的操作行为，因此就无法在仿真中判断实验操作的成功与否。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了仿真实验中分液漏斗的操控识别装置及方法，可以有效识别分液漏斗操控的过程，模拟出真实的溶液流速。

本发明公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种仿真实验中分液漏斗的操控识别装置，所述的装置包括：

操控模块，用于模拟分液漏斗的活塞结构，将一标识片与该活塞结构的转动角度关联，并拍摄该标识片的连续照片传送至识别单元；

识别模块，用于基于标识片的连续照片，计算分液漏斗中溶液的流速。

进一步的，所述的操控模块包括：

密封桶，包括一个内部中空的密封腔；

旋转台，设置在密封桶内一侧；

标识片，固定在旋转台上；

摄像头，设置在密封桶内与旋转台相对的一侧，用于拍摄旋转台上的标识片；

旋转轴，设置在密封桶外部，其一端贯穿密封桶与旋转台固接，用于带动旋转台旋转。

优选的，所述密封桶的密封腔与外界光线隔绝。

优选的，所述密封桶的密封腔内设置有光源，用于保证摄像头拍摄图片的清晰度。

优选的，所述的标识片上涂覆有颜色，用于更好的和图片背景区分。

优选的，所述的标识片为不规则形状，用于更好的区分旋转的方向。

进一步的，所述的识别模块包括：

分割单元，用于将每一帧的标识片区域分割出来；

第一计算单元，用于计算标识片第i帧的重心点坐标(x_i,y_i)；

第二计算单元，用于根据标识片重心点和图像中心坐标(x₀,y₀)计算出第i帧时标识片的方向向量P_i；

第三计算单元，用于根据公式计算标识片的转动角度θ：

第一判断单元，用于根据P_i×P_i-1的值来判断转动的方向，如果值是正数则代表旋转方向顺时针旋转，值为负数则表示逆时针旋转；